JP2004085570A - 磁気誘導式の流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来形式の磁気誘導式の流量測定装置を改良して、測定電極で取り出された電圧信号の、改善された信号対雑音比が達成されるようなものを提供する。
【解決手段】流動媒体の流量を測定するための、磁気誘導式の流量測定装置であって、測定管路１と、該測定管路１の壁を貫通して通じている測定電極通路４と、測定電極５とが設けられており、該測定電極５が測定電極通路４内に次のように、すなわち、測定電極５の測定電極ヘッド６が測定管路１の内壁に対して後退させられているように配置されている形式のものにおいて、測定電極ヘッド６の前方の、測定電極通路４の空間７が、測定管路１の内部空間に至るまで自由であるようにした。
【選択図】図１

Description

　本発明は、流動媒体の流量を測定するための、磁気誘導式の流量測定装置であって、測定管路と、該測定管路の壁を貫通して通じている測定電極通路と、測定電極とが設けられており、該測定電極が測定電極通路内に次のように、すなわち、測定電極の測定電極ヘッドが測定管路の内壁に対して後退させられているように配置されている形式のものに関する。

　磁気誘導式の流量測定装置は、基本的に、既にかなり以前から十分に公知であって、種々異なる使用分野で様々に使用されている。この場合、流動媒体のための磁気誘導式の流量測定装置の基本原理は、既にファラデーにまで遡るものであり、彼は１８３２年に、電気力学的な誘導の原理を流速測定のために利用することを提案している。ファラデーの誘導法則によれば、電荷担体を伴っていて磁界を通って流れる流動媒体内に、流れ方向に対して垂直であってかつ磁界に対して垂直に電界強度が発生する。ファラデーの誘導法則は、磁気誘導式の流量測定装置において、一般に２つの磁石コイルから成る磁石によって測定管内の流れ方向に対して垂直に磁界が生ぜしめられることによって利用される。この磁界の内部では、磁界を通って運動させられかつ所定数の電荷担体を有している流動媒体の各体積エレメントが、この体積エレメント内に発生する磁界強度によって、測定電極を介して取り出し可能な測定電圧に寄与する。公知の磁気誘導式の流量測定装置の場合、測定電極は、電気化学的または容量的に流動媒体に結合されるように構成されている。最後に、磁気誘導式の流量測定装置の特別な特徴は、測定電圧と、媒体の、測定管の横断面にわたって平均された流速との比例関係、すなわち、測定電圧と体積流との比例関係である。

　冒頭に述べたような磁気誘導式の流量測定装置は、例えば、国際公開第８５／０４９５４号パンフレットに基づき公知である。この磁気誘導式の流量測定装置の場合、測定電極ヘッドの前方の、測定電極通路の空間が、測定管路の内部空間に至るまで、多孔質のセラミックス材料から成るかまたはガラスフリットから成るかまたは多孔質のプラスチックから成るキャップを備えている。このようにして、流動媒体によって連行された固体粒子によって測定電極ヘッドの表面が汚損されるかまたは損傷させられるかまたは測定結果に不都合な影響が及ぼされることが阻止されるように配慮されるとのことである。このことは次のことによって達成される。すなわち、測定電極ヘッドの表面が多孔質のキャップの下で保護された状態にあるが、このキャップを通って液状媒体が侵入することができ、これにより、一方では流動媒体と他方では測定電極との間に電気化学的な結合が生ぜしめられることによって達成される。キャップ自体は、その表面が測定管路の内壁に対して同一列に並ぶように配置されており、これにより、キャップは流動媒体に対して保護されており、媒体によって連行された硬い固体粒子が摩耗を生ぜしめることはあり得ない。したがって、測定電極ヘッドの前方の、測定電極通路の空間におけるキャップの空隙率は、一方ではこのキャップが液体透過性ではあるが、他方では媒体の、場合によってはあり得る固体粒子が、測定電極ヘッドの表面に到達し得ないように選択され得る。

　国際公開第８５／０４９５４号パンフレットに基づき公知の前記解決手段もしくは公知先行技術に基づき公知の別の解決手段にもかかわらず、測定電極で取り出された電圧信号は、特に測定管路を通って流れる媒体が、極めて高い割合の、例えば砂粒等の固体の成分を有している場合、依然として著しいノイズ成分を有している。この問題は確かに、冒頭に述べた磁気誘導式の流量測定装置の場合、測定電極の測定電極ヘッドが測定管路の内壁に対して後退させられていることによって減少される。しかしながら、測定電極ヘッドの前方の、測定電極通路の空間を充填していて、多孔質のセラミックスのような多孔質の材料から成っているキャップに起因して、僅かな信号しか測定電極で取り出すことができない。このことは信号対雑音比にとって不利である。
国際公開第８５／０４９５４号パンフレット

　したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の磁気誘導式の流量測定装置を改良して、固体の成分が混じっている、測定管路を通流する媒体の場合にも、良好な信号対雑音比を示すようなものを提供することである。

　この課題を解決するために本発明の構成では、測定電極ヘッドの前方の、測定電極通路の空間が、測定管路の内部空間に至るまで自由であるようにした。

　すなわち、本発明によれば、測定電極ヘッドの前方の空間が、実質的に挿入部材または組込み部材なしであって、直接的に測定管路の内部空間に移行することが考えられている。測定電極ヘッドの前方の、実質的に完全に自由な前記空間では、流動媒体は、基本的には測定電極通路のもしくは測定電極ヘッドの全横断面にわたって、測定電極ヘッドの表面に直接的に接触することができる。これにより、一方では測定管路を通流する媒体と他方では測定電極との間に、極めて良好な電気化学的な結合が生ぜしめられる。しかしながら測定電極ヘッドが測定管路の内壁に対して後退させられていることにより、流動媒体によって連行された固体の成分が、測定管路内を支配している通流速度で測定電極ヘッドの表面に衝突することは回避される。つまり結局のところ、本発明の基礎を成している認識は、次のようなものである。すなわち、測定管路の内壁に対して後退させられた測定電極ヘッドの前方の、測定電極通路内の完全に開放している空間が、総じて、後退させられた測定電極ヘッドの、多孔質のセラミックスによるカバー部よりも良好な信号対雑音比をもたらし、前記カバー部は確かに、媒体内で連行された固体の成分が測定電極ヘッドの表面に衝突することを実際に完全に防止するとはいえ、媒体と測定電極ヘッドの表面との電気化学的な接触を、はるかに僅かな程度しか許容しないという認識である。

　測定電極ヘッドが測定管路の内壁に対して僅かに後退させられることによって既に、著しく改善された信号対雑音比が生ぜしめられる。しかも、測定電極ヘッドが測定管路の内壁に対して、測定電極通路の直径２つ分にほぼ相当するような寸法だけ後退させられている場合に、ほぼ最適な信号対雑音比が達成され得ることがわかった。

　原則的に、測定管路は、プラスチックのような電気的に絶縁する材料から成る測定管の形状であってよい。しかしながら、本発明の有利な実施態様によれば、測定管路が、電気的に絶縁する内側被覆部材を備えた測定管を有しており、測定電極ヘッドが、内側被覆部材の内壁に対して後退させられていることが考えられている。すなわちこの事例では、内側被覆部材の内壁は、測定管路の内壁を成している。しかも、本発明の有利な実施態様によれば、さらに、測定電極ヘッドが内側被覆部材の内壁に対して、内側被覆部材の厚さに相当する寸法だけ後退させられていることが考えられている。これは、測定電極通路内における測定電極の次のような配置、すなわち、内側被覆部材が設けられていない場合には測定電極ヘッドが測定管の内壁と同一平面を成しているような配置に対応している。

　電気的に絶縁する内側被覆部材を測定管の内壁に設ける場合、本発明の有利な実施態様によれば、さらに、内側被覆部材が測定電極通路内に及んでいて、これにより、測定電極通路の内壁が、少なくとも部分的に内側被覆部材で覆われていることが考えられる。したがって、測定電極は測定管に対して、測定電極通路の内側壁における内側被覆部材によって電気的に絶縁されている。

　電気的に絶縁する内側被覆部材を備えた測定管を有している、本発明による磁気誘導式の流量測定装置の場合、本発明に従えば、内側被覆部材の減りを確認するための次のような方法が可能である：測定電極で電圧信号が取り出される。この電圧信号は、流量測定のために利用されるだけでなく、さらに、測定電極で取り出された電圧信号のノイズが測定され、基準値と比較される。測定電極で取り出された電圧信号のノイズが基準値を上回った時、測定管の内側被覆部材の進行した減りを指示するような信号が生ぜしめられ、出力される。基準値が相応に選択されている場合、前記方法に従って運転される磁気誘導式の流量測定装置のユーザに対して、測定管の内側被覆部材が近いうちに交換されなければならないことが、シグナリングされ得る。測定電極で取り出された電圧信号のノイズと比較される基準値は、一方では固定の絶対値であってよいが、他方では例えば、完全に新しい内側被覆部材を備えた磁気誘導式の流量測定装置の運転開始時に測定された初期値に依存して決定される相対値が設けられていてもよい。

　個別的には、本発明による磁気誘導式の流量測定装置を構成しかつさらに形成する、多数の可能性が存在する。これについては、請求項１に後置された請求項と、本発明の有利な実施例の、図面に関連した以下の詳細な説明とを参照されたい。図面には、本発明の有利な実施例による測定電極の配置を、ただ１つの図によって概略的に断面図で示してある。この図には、部分拡大図も含まれており、この部分拡大図には、測定管路の内壁に対して測定電極が後退させられている寸法が示してある。本発明の理解にとって本質的ではない、当該磁気誘導式の流量測定装置の構成部材は、図面の図では省略されている。

　本発明の有利な実施例による磁気誘導式の流量測定装置は、測定管路１を有しており、この測定管路１は、電気的に絶縁する内側被覆部材３を備えた測定管２を有している。測定管路１の壁内には、測定電極通路４が設けられている。磁石コイル（図示せず）によって磁界が生ぜしめられるので、測定管路１を通って流れる媒体内で、電圧が誘導される。媒体内で誘導された前記電圧を取り出すためには、互いに反対の側に位置する２つの測定電極が用いられる。これらの測定電極のうちの一方の測定電極５だけを図示してある。測定電極５は測定電極通路４内に次のように、すなわち、測定電極５の測定電極ヘッド６が測定管路１の内壁、すなわち内側被覆部材３の内壁に対して後退させられているように配置されている。したがって、測定電極ヘッド６の前方には、測定電極通路４の所定の空間７が残されている。この空間７は完全に自由であり、すなわち、充填されてもいないしキャップまたはカバー部を備えてもいない。これにより、測定管路１を通って流れる媒体は、測定電極通路４の全横断面にわたって、測定電極ヘッド６に接触することができる。

　特に部分拡大図に示したように、測定電極ヘッド６は内側被覆部材３の内壁に対して、測定電極通路４の直径２つ分に相当するような寸法だけ後退させられている。このように測定電極５を測定電極通路４内に配置することによって、ほぼ最適な信号対雑音比が達成され得る。

　さらに、図に示したように、測定電極ヘッド６は内側被覆部材３の内壁に対して、実質的に、内側被覆部材３の厚さに相当する寸法だけ後退させられていると言える。その上、内側被覆部材３が測定電極通路４内に及んでいるので、測定電極通路４の内壁は、少なくとも部分的に内側被覆部材３で覆われている。これにより、一方では測定管２と他方では測定電極５との間の電気的な絶縁が得られる。

　総じて図に示した配置形式の場合、測定管２の内側被覆部材３の減りを確認するためには、次のような方法、すなわち、測定電極５で取り出された電圧信号のノイズ成分を測定し、予め規定された固定の基準値と比較するような方法が可能である。測定電極５で取り出された電圧信号のノイズ成分が基準値を上回った時に、本発明の有利な実施例による磁気誘導式の流量測定装置のユーザに、測定管２の内側被覆部材３の進行した減りを指示するような信号が生ぜしめられ、かつ出力される。したがって、ユーザに対して、内側被覆部材３を全て近いうちに新しいものと交換しなければならないことが、シグナリングされる。

本発明の有利な実施例による測定電極の配置の概略的な断面図である。

符号の説明

　１　　測定管路
　２　　測定管
　３　　内側被覆部材
　４　　測定電極通路
　５　　測定電極
　６　　測定電極ヘッド
　７　　空間

Claims (6)

1. 　流動媒体の流量を測定するための、磁気誘導式の流量測定装置であって、測定管路（１）と、該測定管路（１）の壁を貫通して通じている測定電極通路（４）と、測定電極（５）とが設けられており、該測定電極（５）が測定電極通路（４）内に次のように、すなわち、測定電極（５）の測定電極ヘッド（６）が測定管路（１）の内壁に対して後退させられているように配置されている形式のものにおいて、測定電極ヘッド（６）の前方の、測定電極通路（４）の空間（７）が、測定管路（１）の内部空間に至るまで自由であることを特徴とする、磁気誘導式の流量測定装置。
2. 　測定電極ヘッド（６）が測定管路（１）の内壁に対して、測定電極通路（４）の直径２つ分に相当するような寸法だけ後退させられている、請求項１記載の磁気誘導式の流量測定装置。
3. 　測定管路（１）が、電気的に絶縁する内側被覆部材（３）を備えた測定管（２）を有しており、測定電極ヘッド（６）が、内側被覆部材（３）の内壁に対して後退させられている、請求項１または２記載の磁気誘導式の流量測定装置。
4. 　測定電極ヘッド（６）が内側被覆部材（３）の内壁に対して、内側被覆部材（３）の厚さに相当する寸法だけ後退させられている、請求項３記載の磁気誘導式の流量測定装置。
5. 　内側被覆部材（３）が測定電極通路（４）内に及んでおり、これにより、測定電極通路（４）の内壁が、少なくとも部分的に内側被覆部材（３）で覆われている、請求項３または４記載の磁気誘導式の流量測定装置。
6. 　磁気誘導式の流量測定装置の測定管（２）の内側被覆部材（３）の減りを確認するための方法において、前記磁気誘導式の流量測定装置によって、内側被覆部材（３）を備えた測定管（２）を通って流れる媒体の流量が測定されるようになっており、前記磁気誘導式の流量測定装置が、測定管（２）の壁を貫通してかつ内側被覆部材（３）を貫通して通じている測定電極通路（４）と、測定電極（５）とを有しており、該測定電極（５）が測定電極通路（４）内に次のように配置されている、すなわち、測定電極（５）の測定電極ヘッド（６）が内側被覆部材（３）の内壁に対して後退させられていて、かつ測定電極ヘッド（６）の前方の、測定電極通路（４）の空間（７）が、内側被覆部材（３）で内張りされた測定管（２）の内部空間に至るまで自由であるように配置されている形式のものにおいて、測定電極（５）で電圧信号を取り出し、測定電極（５）で取り出された電圧信号のノイズを測定し、かつ基準値と比較し、測定電極（５）で取り出された電圧信号のノイズが基準値を上回った時に、測定管（２）の内側被覆部材（３）の進行した減りを指示する信号を生ぜしめ、かつ出力することを特徴とする、磁気誘導式の流量測定装置の測定管の内側被覆部材の減りを確認するための方法。

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